改性碱处理秸秆废液制备水煤浆技术及其脱硫机理的研究

Cellulose and waste liquid were obtained respectively by alkali-treating from the abundant straws in nature.Waste liquid contained a large number of lignin derivatives, CaO and alkali liquor, which could be used as surfactant and cleaner raw material to prapare the water coal slurry. Desulfuration was achieved by lignin derivatives reacting with sulfur to form quinone structure. Meanwhile, the remnants oxide in the process of alkali-treated straw and bleaching was used for oxidizing sulfur to sulfate ion. Then,the waste liquor was used to desulfur in the process of boiler exhaust gas emissions. The waste liquor could achieve the purpose of recycling after co-combusting with coal. The desulfurization mechanism and combustion mechanism were investigated significantly. Therefore, the study could solve the environmental pollution caused by burning straw from the source. And the waste liquor was fully utilized. So the study of desulfurization of waste liquor separated from alkali-treated straws not only has great scientific research significance, but also has important social and economic benefits.

利用自然界来源丰富的秸秆资源，碱处理秸秆分离纤维素和废液，利用废液中含有的木质素、CaO及碱液等生物质进行改性，作为表面活性剂与燃煤制备水煤浆清洁燃料。利用废液中的木素衍生物与燃煤中的硫反应形成邻醌结构而脱硫和废液中的氧化物与煤中的硫反应生成稳定的硫酸根离子而固硫，研究对锅炉燃煤脱硫效率和燃煤燃烧效率的影响；并研究改性生物质废液用于锅炉尾气脱硫，脱硫后废液再与燃煤混燃，达到循环使用，避免了脱硫废液排放产生二次污染，重点研究改性生物质的脱硫机理及与燃煤混燃机理。从源头上解决秸秆焚烧和燃煤废气排放产生的大气污染等问题引起的严重雾霾天气，又使碱处理废液得到了资源化综合利用，为秸秆的高附加值利用提供了一条可行途径，因此本研究具有重大的科学研究意义及实际应用价值。

针对目前电厂燃煤产生的大气污染等问题，本研究以治理燃煤烟气而引起的雾霾为主要目标，将制浆过程产生的黑液添加至水煤浆中，研究其燃烧固硫作用。首先，研究了黑液水煤浆的燃烧性能和固硫作用，在水煤浆中添加不同比例的棉浆黑液和草浆黑液，发现添加制浆黑液比例的上升，黑液水煤浆燃烧后灰分含量减小，在添加黑液质量比例为4%时，棉浆黑液水煤浆和草浆黑液水煤浆热值分别为18650 kJ*kg-1和17934 kJ*kg-1。黑液水煤浆的燃烧性能较好，着火点提前，分别为425℃和435℃，燃烧过程较为稳定，且黑液水煤浆燃烧后的自身固硫率较普通水煤浆高12%~15%左右，灰分中高熔融点盐类含量较小。在添加脱硫剂后，水煤浆自身固硫率可有效提高10%左右。. 接下来本项目又研究了碱法制浆产生的黑液添加至型煤中燃烧，研究黑液复合型煤的成型性能及燃烧固硫的作用。以预糊化淀粉作为粘结剂，当添加量为2%时，型煤跌落强度达到83%左右，型煤抗压强度达到620 N/球，少量粘结剂的加入对型煤热稳定性、水分与挥发物含量影响不大。当黑液添加量32%时；通过改变型煤燃烧时间及燃烧温度，确定出最佳燃烧时间为3 h，最佳燃烧温度为900 ℃，固硫率高达89%。结果表明，碱法制浆黑液复合型煤燃烧及固硫性能很好，优于传统工业型煤。. 最后，制备了系列的催化剂，添加到型煤及水煤浆中，研究了新型铁掺杂铈-钨催化剂、 Fe/W-CeO2催化剂等在氨选择性催化还原 NO过程中的影响。结果表明纳米多面体 Fe/W-CeO2-P 催化剂在 100-325℃ 的温度范围内具有最高 90%的 NO 转化率。. 本项目从源头上解决秸秆焚烧和燃煤废气排放产生的大气污染等问题引起的严重雾霾天气，又使碱处理废液得到了资源化综合利用，为秸秆的高附加值利用提供了一条可行途径，因此本研究具有重大的科学研究意义及实际应用价值。